罕遇地震作用下柔性连接连体结构的弹塑性地震响应分析

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大跨度连体结构早期的连接形式一般为刚性连接,刚性连接连体结构在温差变化时连体桁架内将产生巨大的温度应力,而且刚性连接会增加连体结构在地震动作用下的扭转耦联。为克服这些问题,一些学者对连接形式进行了新的尝试,逐步推出了一些柔性连接的工程实例。柔性连接连体结构采用柔性连接支座将塔楼与连廊进行连接,这样能有效地减小温度应力和地震作用下的结构扭转耦联,但也会带来一些新的问题,如强震作用下连接体与塔楼之间的位移过大、连廊与塔楼的碰撞及连廊的塌落等。本文以等高与不等高柔性连接连体结构为研究对象,主要进行了以下几方面的工作:1)对连体结构进行7度罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,得出各连接支座的最大位移和连体结构的地震响应。结果表明:全部采用柔性连接支座进行连接的连体结构,当支座刚度选择合理时,即使是在超过设防标准的地震动作用下,塔楼底部加强部位剪力墙钢筋和混凝土出现屈服、剪力墙连梁和框架梁出现不同性能的塑性铰,但支承连廊的框架柱并没有出现屈服,连接支座的位移也在合理范围内,具有较高的减震和抗塌落性能。2)然后以7度罕遇地震作用下的支座最大位移作为碰撞临界间隙,将地震加速度峰值分别提高1.2倍和1.4倍,研究在超过设防标准的罕遇地震作用下,柔性连接连体结构地震响应及连体结构的塑性发展水平。得出结论如下:在超过设防标准的罕遇地震作用下,连廊底部和顶部与塔楼之间都有可能发生碰撞,底部碰撞对连体桁架杆件产生的内力与重力荷载作用下杆件的内力符号正好反向,可在一定程度上减少连体桁架杆件的内力,甚至导致杆件内力反向。但顶部碰撞在桁架杆件中产生的内力与重力荷载作用下桁架杆件内力方向一致,导致桁架杆件的内力增大。由于连廊与塔楼间的碰撞力大部分通过楼板传给塔楼的核心筒,碰撞反应对主塔楼框架梁、柱的内力影响较小3)研究了不同连接支座对连体结构地震响应的影响,研究结果表明:柔性连接支座刚度越小,地震作用下支座位移就越大,相应的支座剪力就越小,但支座位移过大会引起结构明显的P-△效应。也有可能导致连廊的塌落。部分支座采用柔性连接、部分支座采用铰接连接的连体结构,在强震作用下,铰接支座处会产生很大的内力,结构的抗震性能远不及柔性连接形式。因此,在连体结构设计时,如全部采用柔性连接的连体结构支座位移能满足设计要求,应优先采用柔性连接支座形式。
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